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Tipo do documento: Tese
Título: Desempenho do biorreator anaeróbio de membrana dinâmica no tratamento de águas residuárias domésticas
Autor: Chimuca, Jacob Fortuna José
Primeiro orientador: Sousa, José Tavares de
Primeiro coorientador: Lopes, Wilton Silva
Primeiro membro da banca: Lapolli, Flávio Rubens
Segundo membro da banca: Athayde Junior, Gilson Barbosa
Terceiro membro da banca: Brito, André Luiz Fiquene de
Quarto membro da banca: Leite, Valderi Duarte
Resumo: As atividades que geram o desenvolvimento econômico e social têm aumentado substancialmente a demanda por água potável, consequentemente elevando o volume das águas residuárias, o que impõe a necessidade de se conhecer, desenvolver e adaptar tecnologias de tratamento de esgotos. Assim sendo, o presente estudo teve por objetivo investigar o desempenho do processo de filtração e o mecanismo de fouling presente em um biorreator anaeróbio de membrana dinâmica (BRAnMD), em escala piloto, tratando esgoto doméstico oriundo de empreendimento habitacional vertical. A membrana dinâmica (MD) foi desenvolvida sobre um material suporte de polipropileno, com tamanho médio de poro de 90 µm e localizada em um módulo externo ao biorreator. O desempenho do processo foi investigado utilizando-se três diferentes fluxos de permeados iniciais (780, 1170 e 1755 L m^-2 h^-1), os quais foram denominadas fases I, II e III, respectivamente. A Fase I foi operada sem retrolavagem (Ciclo 1) e com retrolavagem (Ciclo 2) no módulo de membrana após a redução de 10% do fluxo do permeado, enquanto as fases II e III foram operadas com retrolavagens. O tempo de detenção hidráulica (TDH) e o tempo de retenção celular (TRC) para a Fase I foram 18 h e 140 dias, para a Fase II foram 8 h e 84 dias, e para a Fase III foram 12 h e 76 dias, respectivamente. Para minimizar os gastos com energia, o sistema BRAnMD foi operado sob pressão hidráulica. Os resultamos mostraram que as fases I e III não deferiram entre si, tendo desempenhos superiores na remoção média de DQO total de 87±1,4% e 86,4 ± 0,8%, cor verdadeira de 73,1 ± 7,3% e 66,3 ± 10,3% e concentração média de SST no efluente de 56,5 ± 20,6 mg L^-1 e 52,2 ± 17,8 mg L^-1, respectivamente. Enquanto a Fase II deferiu das demais, ocorrendo desempenho inferior na remoção dos seus respectivos parâmetros. Contudo, embora haja diferença entres as fases, de forma geral o sistema apresentou bom desempenho em todas as fases monitoradas, alcançando remoção de DQO total de 84%, DQO solúvel de 69% e cor verdadeira de 68%, sendo capaz de remover 94% dos sólidos suspensos e produzir um efluente com baixa turbidez (17 NTU), atendendo às recomendações da OMS com relação a ovos de helmintos para irrigação de culturas da classe B. O mecanismo de fouling predominante na formação da MD em todas as fases foi filtração por torta, o qual teve como principal causa a alta concentração do lodo de inóculo. Este fato confirma a proeminência da formação da MD durante a filtração e a elevada separação sólido-líquido.
Abstract: The activities that generate economic and social development have substantially increased the demand for drinking water, consequently increasing the volume of wastewater, which imposes the need to know, develop and adapt sewage treatment technologies. Therefore, the present study aimed to investigate the performance of the filtration process and the fouling mechanism present in an anaerobic dynamic membrane bioreactor (AnDMBR), on a pilot scale, treating domestic sewage from a vertical housing development. The dynamic membrane (DM) was developed on a polypropylene support material, with an average pore size of 90 µm and located in a module external to the bioreactor. The performance of the process was investigated using three different initial permeate flows (780, 1170 and 1755 L m^-2 h^-1), which were called phases I, II and III, respectively. Phase I was operated without backwashing (Cycle 1) and with backwashing (Cycle 2) on the membrane module after a 10% reduction in the permeate flow, while phases II and III were operated with backwashing. The hydraulic retention time (HRT) and the cell retention time (CRT) for Phase I were 18 h and 140 days, for Phase II they were 8 h and 84 days, and for Phase III they were 12 h and 76 days, respectively. To minimize energy costs, the AnDMBR system was operated under hydraulic pressure. The results showed that Phases I and III did not differ from each other, with higher performances in the average removal of total COD of 87 ± 1.4% and 86.4 ± 0.8%, true color of 73.1 ± 7.3% and 66.3 ± 10.3%, and mean TSS concentration in the effluent of 56.5 ± 20.6 mg L^-1 and 52.2 ± 17.8 mg L^-1, respectively. While Phase II differed from the others, I have had an inferior performance in the average removal of total COD of 78.6 ± 1.9%, soluble COD of 59.6 ± 3.8%, true color of 47.8 ± 9, 7%, and mean TSS concentration in the effluent of 89.1 ± 10.5 mg L^-1. However, although there is a difference between the phases, in general the system performed well in all monitored phases, achieving total COD removal of 84%, soluble COD of 69% and true color of 68%, being able to remove 94% suspended solids and produce an effluent with low turbidity (17 NTU), complying with the WHO recommendations regarding helminth eggs for irrigation of class B crops such as cereals, industrial crops, forage crops, pastures and trees. The predominant fouling mechanism in the formation of DM in all phases was cake filtration, the main cause of which was the high concentration of the inoculum sludge. This fact confirms the prominence of the formation of DM during filtration and the high solid-liquid separate.
Palavras-chave: Águas residuárias
Ovos de helmintos
Mecanismo de fouling
Retrolavagem
Wastewater
Fouling mechanism
Backwashing
Helminth eggs
Área(s) do CNPq: ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: CHIMUCA, Jacob Fortuna José. Desempenho do biorreator anaeróbio de membrana dinâmica no tratamento de águas residuárias domésticas. 2021. 143f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3908
Data de defesa: 13-Abr-2021
Aparece nas coleções:PPGCTA - Teses

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